建筑工程中鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定性原則與設(shè)計(jì)要點(diǎn)研究

陳 鳳

（合肥工業(yè)大學(xué)設(shè)計(jì)院（集團(tuán)）有限公司，安徽 合肥 230000）

1 穩(wěn)定性原則

1.1 穩(wěn)定性設(shè)計(jì)方式的統(tǒng)一性

鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，應(yīng)采取的設(shè)計(jì)原則為：設(shè)計(jì)與計(jì)算應(yīng)具有統(tǒng)一性，以此保障構(gòu)件穩(wěn)定性，提升鋼結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)效果。節(jié)點(diǎn)連接視角觀之，彎矩位置的力傳遞表現(xiàn)存在差異，差異性表現(xiàn)分別從鋼結(jié)構(gòu)的剛度與柔度兩個(gè)視角予以區(qū)分。桁架位置的設(shè)計(jì)工作，應(yīng)以控制桿件偏心為主。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)工作，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)細(xì)部構(gòu)造擁有較高設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，比如簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)其抗彎性能時(shí)，擁有不動(dòng)鉸支座的設(shè)計(jì)規(guī)范，此規(guī)范用于有效控制位移量，使其在規(guī)范平面內(nèi)完成移動(dòng)。

1.2 整體穩(wěn)定性設(shè)計(jì)

鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作取決于平面體系，鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性設(shè)計(jì)工作的具體內(nèi)容有：桁架、框架。在設(shè)計(jì)期間，以鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為基礎(chǔ)，盡可能地規(guī)避鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生失穩(wěn)問題。為此，開展結(jié)構(gòu)整體設(shè)計(jì)工作具有必要性，從鋼結(jié)構(gòu)的支撐點(diǎn)位落實(shí)構(gòu)件設(shè)計(jì)工作，保障其整體穩(wěn)定性。

1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的實(shí)用性

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作，包括單層框架、多層框架兩類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，采取的設(shè)計(jì)原則為：框架柱穩(wěn)定性計(jì)算分析。借助穩(wěn)定性分析方法，明確框架柱穩(wěn)定性的所需參數(shù)，比如柱長(zhǎng)度系數(shù)，以此保障設(shè)計(jì)與計(jì)算具有一致性。穩(wěn)定性分析與計(jì)算，包括兩個(gè)假定：一框架柱子存在同時(shí)失穩(wěn)的可能性，二柱子失穩(wěn)的關(guān)鍵因素為受力臨界值［1]。結(jié)合假定內(nèi)容，參考框架柱子穩(wěn)定性設(shè)計(jì)數(shù)值，應(yīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)臨界值開展計(jì)算分析，計(jì)算依據(jù)為：固定式單一假設(shè)、典型的設(shè)計(jì)分析。

2 設(shè)計(jì)重點(diǎn)

2.1 荷載

設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)時(shí)，設(shè)計(jì)工作重點(diǎn)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)布置，以此有效控制結(jié)構(gòu)發(fā)生扭轉(zhuǎn)問題，保障上下結(jié)構(gòu)具有貫通性，以此提升建筑結(jié)構(gòu)整體剛度的連貫性，提升鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)工作應(yīng)設(shè)定“L”、“T”兩種鋼結(jié)構(gòu)外形，保障鋼結(jié)構(gòu)應(yīng)用功能得以施展。鋼結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)其位置時(shí)，盡可能地將鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在建筑結(jié)構(gòu)的外圍，以此增強(qiáng)建筑整體性能，使建筑工程具有較高的抗扭曲性能，減少建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生變形。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)工作中，應(yīng)采取優(yōu)化措施，剔除不必要的工作設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，提升設(shè)計(jì)工作效率。設(shè)計(jì)人員應(yīng)在工作中，將鋼結(jié)構(gòu)剛度屬性、結(jié)構(gòu)核心性能、幾何設(shè)計(jì)三項(xiàng)內(nèi)容保持在相同基準(zhǔn)層次，以此增強(qiáng)作業(yè)團(tuán)隊(duì)施工建設(shè)的規(guī)范性，提升鋼結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。

在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)性能時(shí)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)充分考量水平承載力的影響因素。針對(duì)穩(wěn)定性干擾因素，充分考慮強(qiáng)度設(shè)計(jì)需求與特殊條件。例如，簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，在設(shè)計(jì)其抗彎強(qiáng)度時(shí)，結(jié)合鉸支座的設(shè)計(jì)理念，包括位移控制、平面允許轉(zhuǎn)動(dòng)兩個(gè)方面。

2.2 防火

防火設(shè)計(jì)工作，主要表現(xiàn)在耐火建材選擇、防火涂料應(yīng)用兩個(gè)方面。在建筑工程建設(shè)期間，鋼結(jié)構(gòu)在開展防火設(shè)計(jì)工作時(shí)，應(yīng)考量的設(shè)計(jì)因素有：防火等級(jí)、防火措施、具體流程等，以此提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的防火效果。在選擇防火涂料類別時(shí)，應(yīng)以較厚涂料類型為首選，重點(diǎn)選擇質(zhì)地堅(jiān)硬的防火板材。在確定防火建材的基礎(chǔ)上，科學(xué)選擇鋼結(jié)構(gòu)節(jié)點(diǎn)，適當(dāng)加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)位置的防火性能，提升建筑工程整體防火效果。在耐火建材選擇期間，應(yīng)以耐火性鋼材為優(yōu)選，比如薄型耐火建材。在設(shè)計(jì)吊頂時(shí)，應(yīng)防火處理壓型板材，科學(xué)開展防銹工作。在設(shè)計(jì)鋼結(jié)構(gòu)防火性能時(shí)，應(yīng)結(jié)合防火的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及其等級(jí)，規(guī)劃多重設(shè)計(jì)方案，從中選擇具有執(zhí)行適應(yīng)性的設(shè)計(jì)方案，保障建筑工程整體防火性能標(biāo)準(zhǔn)性。

2.3 防腐

鋼材結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕現(xiàn)象有兩種情況：電化學(xué)、化學(xué)。兩種腐蝕問題，均在不同程度地削弱鋼材性能，使鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度降低，削弱鋼結(jié)構(gòu)支撐的耐久性。應(yīng)采取的防腐設(shè)計(jì)為：在鋼結(jié)構(gòu)表面涂裝防銹漆，以此提升鋼材防腐能力，減少鋼結(jié)構(gòu)發(fā)生腐蝕問題，提升其耐久性。涂裝形式有兩種：永久與半永久。綜合考量建筑工程的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行成本、作業(yè)的具體規(guī)劃等內(nèi)容，防腐設(shè)計(jì)工作實(shí)施途徑有：保養(yǎng)、維護(hù)，綜合確定涂裝形式。在防腐設(shè)計(jì)工作期間，有序開展市場(chǎng)調(diào)查，科學(xué)統(tǒng)計(jì)在多個(gè)地區(qū)、各類應(yīng)用環(huán)境中，采取適用性防腐設(shè)計(jì)，加強(qiáng)鋼材腐蝕情況調(diào)查，完善防腐作業(yè)方案，使其具有較高的應(yīng)用性，保障建筑工程有序完成作業(yè)任務(wù)［2]。

2.4 確定臨界值

在失穩(wěn)問題中，引出了鋼結(jié)構(gòu)臨界值概念。結(jié)合通用計(jì)算方法，確定臨界壓力數(shù)值，應(yīng)采取的計(jì)算方法有：壓力求解、折減系數(shù)。與此同時(shí)，開展鋼材質(zhì)檢工作較為關(guān)鍵，有助于保障鋼結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性。在建筑工程作業(yè)期間，參照鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)需求，分析整體結(jié)構(gòu)性能，精準(zhǔn)獲取臨界值。當(dāng)F=Fn時(shí)，鋼結(jié)構(gòu)彎曲性能約等于0，此時(shí)應(yīng)增強(qiáng)鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。在計(jì)算彈性時(shí)，應(yīng)考量的因素有：結(jié)構(gòu)整體性、其他屬性。具體計(jì)算分析流程為：開展二階分析，確定構(gòu)件柔性；利用疊加原理確定應(yīng)力分布。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，建筑工程發(fā)展期間，鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用與設(shè)計(jì)工作較為關(guān)鍵，在一定程度上影響著建筑工程的整體質(zhì)量。為此，鋼結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)工作應(yīng)從建筑應(yīng)用為起點(diǎn)，研究其防腐、防火、負(fù)載等方面的設(shè)計(jì)工作，保障設(shè)計(jì)工作的科學(xué)性與合理性，發(fā)揮鋼結(jié)構(gòu)在建筑工程中的應(yīng)用價(jià)值，提升建筑工程建設(shè)質(zhì)量。